RU2312815C2 - Aluminum-containing raw material processing method - Google Patents
Aluminum-containing raw material processing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312815C2 RU2312815C2 RU2006101009A RU2006101009A RU2312815C2 RU 2312815 C2 RU2312815 C2 RU 2312815C2 RU 2006101009 A RU2006101009 A RU 2006101009A RU 2006101009 A RU2006101009 A RU 2006101009A RU 2312815 C2 RU2312815 C2 RU 2312815C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- temperature
- waste
- sintering
- cake
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 39
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title abstract 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 19
- -1 aluminum-fluorine-carbon-sulfur Chemical compound 0.000 abstract description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 22
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 18
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 10
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 7
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 5
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical class [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству глинозема, и может быть использовано для переработки алюминийфторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства, которые относятся к техногенным видам алюминийсодержащего сырья.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the production of alumina, and can be used for the processing of aluminum-fluorocarbon-containing waste from aluminum production, which relate to technogenic types of aluminum-containing raw materials.
Известен способ переработки алюминийсодержащего сырья спеканием его с известняком и содой при температуре 1150-1300°С и молярных отношениях Na2O:(Al2О3+Fe2О3)=1,00±0,05 и СаО:SiO2=2,00±0,05 [Производство глинозема / А.И.Лайнер, Н.И.Еремин, Ю.А.Лайнер, И.З.Певзнер. - М.: Металлургия, 1978, с.184-186], по которому перерабатывается алюминийсодержащее сырье - бокситы, щелочные и бесщелочные алюмосиликатные руды и другое сырье. Однако он не может быть использован для переработки алюминийфторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства из-за плохого качества спека и сложной аппаратурно-технологической схемы.A known method of processing aluminum-containing raw materials by sintering it with limestone and soda at a temperature of 1150-1300 ° C and molar ratios of Na 2 O: (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) = 1.00 ± 0.05 and CaO: SiO 2 = 2.00 ± 0.05 [Alumina production / A.I. Liner, N.I. Eremin, Yu.A. Liner, I.Z. Pevzner. - M .: Metallurgy, 1978, p.184-186], which processes aluminum-containing raw materials - bauxite, alkaline and alkaline aluminosilicate ores and other raw materials. However, it cannot be used for the processing of aluminum-fluorocarbon-containing wastes from aluminum production due to the poor quality of the cake and the complex hardware and technological scheme.
За прототип взят способ, включающий приготовление шихты из алюминийсодержащего сырья и известняка с молярными отношениями СаО:SiO2=2; СаО:Al2О3=1,5-1,8; СаО:Fe2О3=1, спекание шихты при температуре 1300-1400°С и выщелачивание спека [Производство глинозема / А.И.Лайнер, Н.И.Еремин, Ю.А.Лайнер, И.З.Певзнер. - М.: Металлургия, 1978, с.317-318]. Он является наиболее выгодным с точки зрения используемой аппаратурно-технологической схемы по приготовлению и корректировке шихты для спекания и качества спека при переработке бесщелочного алюминийсодержащего сырья - аргиллитов, каолинов и высокозольных угольных отходов, которые также относятся к техногенным видам алюминийсодержащего сырья. Однако указанный способ имеет следующие недостатки:The prototype is a method involving the preparation of a mixture of aluminum-containing raw materials and limestone with molar ratios of CaO: SiO 2 = 2; CaO: Al 2 O 3 = 1.5-1.8; CaO: Fe 2 O 3 = 1, sintering of the mixture at a temperature of 1300-1400 ° C and leaching of the cake [Alumina production / A.I. Liner, N.I. Eremin, Yu.A. Liner, I.Z. Pevzner. - M .: Metallurgy, 1978, S. 317-318]. It is most advantageous from the point of view of the used hardware-technological scheme for the preparation and adjustment of the charge for sintering and the quality of the cake in the processing of alkali-free aluminum-containing raw materials - mudstones, kaolins and high-ash coal waste, which also relate to technogenic types of aluminum-containing raw materials. However, this method has the following disadvantages:
- высокую температуру спекания шихты (1300-1400°С);- high temperature sintering of the mixture (1300-1400 ° C);
- большой расход топлива на спекание;- high fuel consumption for sintering;
- сложную аппаратурно-технологическую схему спекания из-за высокой температуры и образования настылей в печах, осложняющих их работу;- a complex hardware-technological scheme of sintering due to high temperature and the formation of accretions in furnaces that complicate their work;
- связывание глинозема в спеке в труднорастворимые при выщелачивании соединения - алюминаты кальция;- the binding of alumina in the cake to sparingly leachable compounds — calcium aluminates;
- при переработке алюминийфторуглеродсодержащих отходов получаются сильнооплавленные спеки из-за плавления фторидов натрия и кальция, которые образуют эвтектику с температурой плавления 810°С, что приводит к существенному снижению уровня извлечения полезных компонентов;- when processing aluminum fluorocarbon-containing waste, highly melted specs are obtained due to the melting of sodium and calcium fluorides, which form a eutectic with a melting point of 810 ° C, which leads to a significant decrease in the level of extraction of useful components;
- не позволяет эффективно перерабатывать экологически опасные алюминийфторуглеродсодержащие отходы, так как при температуре спекания 1300-1400°С фториды, входящие в их состав, имеют давление паров диссоциации выше атмосферного, что приводит к значительным выделениям фтора в газовую фазу при спекании.- it does not allow the efficient processing of environmentally hazardous aluminum fluorocarbon-containing wastes, since at a sintering temperature of 1300-1400 ° C the fluorides included in their composition have a vapor pressure of dissociation higher than atmospheric, which leads to significant fluorine emissions into the gas phase during sintering.
Техническим результатом предлагаемого способа является снижение температуры спекания и расхода топлива, упрощение аппаратурно-технологической схемы и ликвидация настылеобразований в печах спекания, связывание глинозема в спеке в легкорастворимые в воде соединения - алюминаты натрия и калия (Na2О·Al2О3 и К2О·AlO3), улучшение качества спека, экологии и повышения эффективности переработки и обезвреживания экологически опасных алюминийфторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства.The technical result of the proposed method is to reduce the sintering temperature and fuel consumption, simplify the hardware-technological scheme and eliminate the dust formation in the sintering furnaces, bind alumina in the cake to readily soluble compounds in water - sodium and potassium aluminates (Na 2 O · Al 2 O 3 and K 2 About · AlO 3 ), improving the quality of cake, ecology and improving the efficiency of processing and disposal of environmentally hazardous aluminum-fluorocarbon-containing waste from aluminum production.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки алюминийсодержащего сырья, включающем приготовление шихты из алюминийсодержащего сырья и известняка, ее спекание и выщелачивание спека, новым является то, что в качестве сырья используют алюминийфторуглеродсодержащие отходы алюминиевого производства, шихту готовят с молярными отношениями Са:F2=0.8-1.2, Са:S=1.0 и спекают при температуре 550-800°С.The technical result is achieved by the fact that in the method of processing aluminum-containing raw materials, including the preparation of a mixture from aluminum-containing raw materials and limestone, its sintering and leaching of cake, it is new that aluminum-fluorocarbon-containing wastes of aluminum production are used as raw materials, the mixture is prepared with molar ratios of Ca: F 2 = 0.8-1.2, Ca: S = 1.0 and sinter at a temperature of 550-800 ° C.
При производстве алюминия электролизом растворенного глинозема в расплаве фтористых солей при температуре ≈ 960°С происходит хроническое образование высокотоксичных алюминийфторуглеродсодержащих отходов - отработанной угольной футеровки электролизеров и тонкодисперсного шлама с содержанием углерода 25-70%, фтора 6-16%, натрия 6-19%, алюминия 4-10%, серы 0,1-1,3%, небольшого количества цианидов до 1% и других компонентов. Наибольшую опасность в твердых отходах представляют водорастворимые фториды, например NaF, и цианиды. По самым скромным оценкам в мире скопилось несколько десятков миллионов тонн таких отходов. Известно несколько разработанных способов утилизации рассматриваемых отходов. Однако до промышленной реализации доведены лишь некоторые из них и только для отработанной футеровки в небольшом масштабе из-за низкой эффективности или по экономическим соображениям.In the production of aluminum by electrolysis of dissolved alumina in a fluoride salt melt at a temperature of ≈ 960 ° C, the highly toxic aluminum fluorocarbon-containing waste is formed chronicly - spent coal lining of electrolyzers and fine sludge with a carbon content of 25-70%, fluorine 6-16%, sodium 6-19%, aluminum 4-10%, sulfur 0.1-1.3%, a small amount of cyanides up to 1% and other components. The greatest danger in solid waste is water-soluble fluorides, such as NaF, and cyanides. According to the most conservative estimates, several tens of millions tons of such waste have accumulated in the world. Several developed methods for the disposal of the waste in question are known. However, only a few of them have been brought to commercial implementation and only for spent lining on a small scale due to low efficiency or for economic reasons.
Нами проведены исследования, которые обнаружили, что углерод, содержащийся в отходах сгорает при температуре 600-750°С в воздухе с теплотворной способностью 3000-3500 ккал/кг отходов, а фториды, присутствующие в алюминийфторуглеродсодержащих отходах, разлагаются известняком при температуре 600-650°С по следующим химическим реакциям:We conducted studies that found that the carbon contained in the waste burns at a temperature of 600-750 ° C in air with a calorific value of 3000-3500 kcal / kg of waste, and the fluorides present in aluminum-fluorocarbon-containing waste are decomposed by limestone at a temperature of 600-650 ° C for the following chemical reactions:
Реакция (1) начинается при температуре 420°С, но идет очень медленно. С повышением температуры выше 420°С скорость ее увеличивается, и при 600°С она практически заканчивается полным переходом NaF в CaF2. Однако при температуре более 600°С образовавшиеся Na2СО3 и CaF2 взаимодействуют между собой с образованием снова NaF по реакциям:Reaction (1) begins at a temperature of 420 ° C, but is very slow. As the temperature rises above 420 ° C, its rate increases, and at 600 ° C it almost ends with a complete transition of NaF to CaF 2 . However, at temperatures above 600 ° C, the resulting Na 2 CO 3 and CaF 2 interact with each other with the formation of NaF again by the reactions:
Причем скорость этих реакций до температуры 700°С очень мала, а при большей температуре скорость их заметно увеличивается.Moreover, the speed of these reactions to a temperature of 700 ° C is very low, and at a higher temperature their speed increases markedly.
Реакция (2) начинается при температуре 320°С и заканчивается при 600-620°С полным переходом алюминия в алюминат натрия. Образовавшиеся при этом CaF2 и Na2СО3 реагируют между собой по реакциям (4) и (5). Реакция (3) начинается при температуре 540°С, идет интенсивно и при 710-730°С заканчивается полностью.Reaction (2) begins at a temperature of 320 ° C and ends at 600-620 ° C with a complete transition of aluminum to sodium aluminate. The resulting CaF 2 and Na 2 CO 3 react with each other according to reactions (4) and (5). Reaction (3) begins at a temperature of 540 ° C, is intense, and at 710-730 ° C ends completely.
Образовавшаяся сода (Na2CO3) по реакциям (1) и (2) начинает реагировать с AlF3 при температуре 400°С по реакции:The resulting soda (Na 2 CO 3 ) according to reactions (1) and (2) begins to react with AlF 3 at a temperature of 400 ° C according to the reaction:
и заканчивается при температуре 600°С. Следует отметить, что эта реакция идет намного быстрее при более низких температурах и раньше, чем реакции (3), (4) и (5). Поэтому образовавшаяся сода по реакциям (1) и (2) и при температуре 600-750°С в большей мере прореагирует с AlF3, чем AlF3 с СаСО3 по реакции (3) с образованием алюмината натрия, а не Al2О3.and ends at a temperature of 600 ° C. It should be noted that this reaction proceeds much faster at lower temperatures and earlier than reactions (3), (4) and (5). Therefore, the resulting soda by reactions (1) and (2) and at a temperature of 600-750 ° C will more likely react with AlF 3 than AlF 3 with CaCO 3 by reaction (3) with the formation of sodium aluminate, and not Al 2 O 3 .
Предлагаемый способ позволяет извлечь алюминий, присутствующий в отходах алюминиевого производства в составе криолита (Na3AlF6) или AlF3, но не позволяет извлечь металлический алюминий и оксид алюминия отходов, так как для их полного извлечения необходима температура спекания более 1150°С. Так как количество последних в отходах незначительно, то этими потерями при их переработке можно пренебречь. Результаты приведенных исследований положены в основу предлагаемого способа.The proposed method allows to extract aluminum present in the aluminum production waste as part of cryolite (Na 3 AlF 6 ) or AlF 3 , but does not allow to extract metal aluminum and aluminum oxide of waste, since sintering temperature of more than 1150 ° C is necessary for their complete extraction. Since the amount of the latter in the waste is insignificant, these losses during their processing can be neglected. The results of the above studies are the basis of the proposed method.
Оптимальная температура спекания по предлагаемому способу 550-800°С. Нижний предел температуры спекания 550°С обусловлен неполным сгоранием углерода из отходов, ухудшением экологии и качества спека, снижением эффективности переработки и обезвреживания экологически опасных алюминийфторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства из-за снижения извлечения глинозема из спека и неполного перехода фтора в нерастворимый фторид кальция, так как температура спекания менее 550°С недостаточна для полного протекания вышеуказанных химических реакций, результатом которых является образование в спеке легкорастворимых алюминатов щелочных металлов и нерастворимого CaF2.The optimum sintering temperature according to the proposed method is 550-800 ° C. The lower sintering temperature limit of 550 ° C is due to incomplete combustion of carbon from the waste, deterioration of the ecology and quality of the cake, decrease in the efficiency of processing and disposal of environmentally hazardous aluminum-fluorocarbon-containing waste from aluminum production due to a decrease in the extraction of alumina from the cake and the incomplete conversion of fluorine to insoluble calcium fluoride, since a sintering temperature of less than 550 ° C is insufficient for the complete course of the above chemical reactions, the result of which is the formation in the sinter of light orastvorimyh aluminates of alkali metals and insoluble CaF 2.
Верхний предел температуры спекания 800°С обусловлен экологическими проблемами и качеством спека, снижением эффективности переработки отходов из-за снижения извлечения глинозема из спека, развития реакций (4) и (5), приводящих к переходу в спеке нерастворимого CaF2 в растворимый NaF. При этом активная сода, первоначально образующаяся в спеке по реакциям (1) и(2) и связывающая глинозем в хорошо растворимые алюминаты натрия и калия, превращается при повышении температуры спекания более 800°С в неактивный фторид натрия, который не образует с глиноземом алюминаты натрия. В связи с этим уменьшается извлечение глинозема из спеков. Кроме того, при более высоких температурах спекания, чем принятый верхний предел 800°С, повышается расход топлива, усложняется аппаратурно-технологическая схема спекания и увеличивается летучесть фтора, ухудшая экологию.The upper limit of sintering temperature of 800 ° C is due to environmental problems and the quality of the cake, a decrease in the efficiency of waste processing due to a decrease in the extraction of alumina from the cake, the development of reactions (4) and (5), which lead to the conversion of insoluble CaF 2 into soluble NaF in the cake. At the same time, active soda, which is initially formed in the cake by reactions (1) and (2) and binds alumina to readily soluble sodium and potassium aluminates, turns into an inactive sodium fluoride, which does not form sodium aluminates with alumina, at an increase in sintering temperature of more than 800 ° C. . In this regard, reduced extraction of alumina from cakes. In addition, at higher sintering temperatures than the accepted upper limit of 800 ° C, fuel consumption increases, the hardware-technological scheme of sintering is complicated, and the fluorine volatility increases, worsening the environment.
Таким образом, в оптимальном интервале температур спекания 550-800°С спек получается наиболее качественный с высоким извлечением глинозема при его последующем выщелачивании, максимально обезвреживаются экологически опасные алюминийфторуглеродсодержащие отходы с превращением растворимых фторидов в нерастворимый CaF2. Все это обеспечивает наиболее высокую эффективность переработки указанных отходов.Thus, in the optimal range of sintering temperatures of 550-800 ° C, sinter is obtained of the highest quality with high extraction of alumina during its subsequent leaching, environmentally hazardous aluminum fluorocarbon-containing waste is neutralized to the maximum with the conversion of soluble fluorides to insoluble CaF 2 . All this provides the highest efficiency of processing these wastes.
Выбранные оптимальные молярные отношения Са:F2=0.8-1.2 и Са:S=1.0 в предлагаемом способе объясняются следующим.The selected optimal molar ratios of Ca: F 2 = 0.8-1.2 and Ca: S = 1.0 in the proposed method are explained as follows.
В отходах алюминиевого производства содержатся, как было отмечено выше, от 0,1 до 1,3% серы в виде растворимых сульфатов щелочных металлов (Na2SO4 и K2SO4), которые при спекании не взаимодействуют с глиноземом и не образуют алюминаты, то есть являются инертными по отношению к глинозему. Поэтому важно при спекании серу перевести в нерастворимую форму - CaSO4 по химическим реакциям:Aluminum wastes contain, as noted above, from 0.1 to 1.3% sulfur in the form of soluble alkali metal sulfates (Na 2 SO 4 and K 2 SO 4 ), which during sintering do not interact with alumina and do not form aluminates , that is, they are inert with respect to alumina. Therefore, it is important, when sintering, to convert sulfur to an insoluble form - CaSO 4 by chemical reactions:
Из стехиометрических коэффициентов этих реакций видно, что для образования в опеке CaSO4 в шихте должно быть молярное отношение Са:S=1.0. Образующиеся при этом карбонаты щелочных металлов по реакции (6) взаимодействуют с AlF3, позволяя получить в спеке легкорастворимые алюминаты - (Na, К)2О·Al2О3. Без добавки в шихту известняка для связывания серы в CaSO4 щелочь, связанная в составе сульфатов, не образует алюминатов и снижает извлечение глинозема из спека (отходов).From the stoichiometric coefficients of these reactions, it is seen that for the formation of CaSO 4 in the mixture, the molar ratio Ca: S = 1.0 should be in the mixture. The alkali metal carbonates formed in this process by reaction (6) interact with AlF 3 , making it possible to obtain readily soluble aluminates - (Na, K) 2 О · Al 2 О 3 in the cake. Without the addition of limestone to the binder to bind sulfur in CaSO 4, the alkali bound in the sulfates does not form aluminates and reduces the extraction of alumina from the cake (waste).
Нижний предел молярного отношения в шихте Са:F2=0.8 обусловлен снижением качества спека из-за уменьшения извлечения глинозема. За счет этого снижается эффективность переработки алюминийфторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства, так как известняка в шихте не хватает для полного разложения фторидов, образования алюминатов щелочных металлов и связывания фтора в нерастворимый CaF2 при спекании.The lower limit of the molar ratio in the mixture Ca: F 2 = 0.8 is due to a decrease in the quality of the cake due to a decrease in the extraction of alumina. Due to this, the efficiency of processing aluminum fluorocarbon-containing waste from aluminum production is reduced, since the limestone in the charge is not enough for the complete decomposition of fluorides, the formation of alkali metal aluminates and the binding of fluorine to insoluble CaF 2 during sintering.
Верхний предел молярного отношения в шихте Са:F2=1.2 обусловлен увеличением удельных расходных коэффициентов (на 1 тонну перерабатываемых отходов) по известняку, шихте, спеку, топливу и за счет этого снижением эффективности переработки алюминийфторуглеродсодержащих отходов.The upper limit of the molar ratio in the mixture Ca: F 2 = 1.2 is due to an increase in specific consumption coefficients (per 1 ton of recyclable waste) for limestone, batch, sinter, fuel, and due to this a decrease in the efficiency of processing aluminum-fluorocarbon-containing waste.
Заявляемый способ был осуществлен в лабораторном масштабе. В качестве алюминийфторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства использовали шлам ОАО "КрАЗ", отобранный из шламохранилища и представляющий собой механическую смесь пыли электрофильтров, шлама мокрой ступени газоочистки, хвостов флотации угольной пены. Он содержит, мас.%: Al - 8.15; Si - 0.15; Fe - 0.97; Ti - 0.01; Са - 0.76; Mg - 0.27; Na - 6.46; К - 1.06; R - 7.085 (R=Na+К в пересчете на Na - 6.46+1.06/39·23=7.085); S - 1.25; F - 10.31; С - 51.6; п.п.п (потери при прокаливании) 58.11, содержание п.п.п почти полностью относится за счет углерода. В качестве известняка (шихтуемого материала) применяли углекислый кальций марки "ч.д.а.".The inventive method was carried out on a laboratory scale. The aluminum fluorocarbon-containing wastes of aluminum production used KrAZ sludge, taken from the sludge storage facility, which is a mechanical mixture of dust from electrostatic precipitators, wet sludge from the gas cleaning stage, and coal foam flotation tailings. It contains, wt.%: Al - 8.15; Si - 0.15; Fe - 0.97; Ti - 0.01; Ca - 0.76; Mg 0.27; Na - 6.46; K - 1.06; R - 7.085 (R = Na + K in terms of Na - 6.46 + 1.06 / 39 · 23 = 7.085); S is 1.25; F - 10.31; C - 51.6; pp (loss on ignition) 58.11, the content of pp is almost entirely attributable to carbon. As limestone (burdened material), calcium carbonate of the “analytical grade” grade was used.
Предварительно высушенные и измельченные до крупности - 0,08 мм материалы шихты тщательно перемешивали и спекали на коррундовых подложках при температурах 550-800°С. Подъем температуры до заданной осуществляли со скоростью 15-20°С/мин, затем следовала выдержка в течение 1 часа. Спеки охлаждали вместе с печью до 200°С, а далее - до комнатной температуры на воздухе. Затем спеки измельчали до крупности - 0,08 мм и выщелачивали по стандартной методике содощелочным раствором, содержащим 5,7 г/дм3 Na2Oк (каустической) и 8,4 г/дм3 Na2Oу (углекислой), при отношении жидкого к твердому, равном 20, температуре 70°С в течение 7 мин. Извлечения глинозема и щелочей из спеков в раствор при выщелачивании рассчитывали по анализу шламов, которые приведены в таблице. Для оценки расхода материалов и выхода продуктов на 1 тонну отходов при их переработке выполнены расчеты материальных балансов, результаты которых приведены также в таблице.The pre-dried and crushed to a particle size of 0.08 mm charge materials were thoroughly mixed and sintered on corundum substrates at temperatures of 550-800 ° C. Raising the temperature to a predetermined temperature was carried out at a rate of 15-20 ° C / min, followed by exposure for 1 hour. The specs were cooled together with the oven to 200 ° C, and then to room temperature in air. Then spec milled to a particle size - 0.08 mm and leached by standard methods sodoschelochnym solution containing 5.7 g / dm 3 of Na 2 O to (caustic) and 8.4 g / dm 3 of Na 2 O y (calcium carbonate) with the ratio of liquid to solid, equal to 20, a temperature of 70 ° C for 7 minutes Extraction of alumina and alkali from the cakes to the solution during leaching was calculated by analysis of sludge, which are shown in the table. To estimate the consumption of materials and the output of products per 1 ton of waste during their processing, material balances were calculated, the results of which are also shown in the table.
Таким образом, использование в предлагаемом способе в качестве алюминийсодержащего сырья фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства, например шлама, позволяет снизить стоимость сырья и расход топлива на спекание за счет сгорания углерода отходов, а приготовление шихты из сырья известняка с молярными отношениями Са:F2=0.8-1.2; Са:S=1.0 и ее спекание при температуре 550-800°С упрощает аппаратурно-технологическую схему спекания и ликвидирует настылеобразование в печах, снижает температуру спекания, повышает качество спека за счет увеличения пористости и связывания глинозема в нем в легкорастворимые в воде соединения алюминаты щелочных металлов и позволяет эффективно обезвредить отходы алюминиевого производства, а именно провести утилизацию шламов, детоксикацию цианидов и связывание фтора в CaF2 и тем самым улучшить экологическую обстановку.Thus, the use in the proposed method of aluminum-containing raw materials of fluorocarbon-containing waste of aluminum production, for example, sludge, allows to reduce the cost of raw materials and fuel consumption for sintering due to the combustion of carbon waste, and the preparation of the mixture from raw materials of limestone with molar ratios Ca: F 2 = 0.8- 1.2; Ca: S = 1.0 and its sintering at a temperature of 550-800 ° C simplifies the hardware-technological scheme of sintering and eliminates dust buildup in furnaces, reduces the sintering temperature, improves the quality of the cake by increasing the porosity and binding of alumina in it to alkaline aluminates readily soluble in water metal and allows you to effectively neutralize waste aluminum production, namely, to utilize sludge, detoxify cyanides and fluorine binding in CaF 2 and thereby improve the environmental situation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101009A RU2312815C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Aluminum-containing raw material processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006101009A RU2312815C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Aluminum-containing raw material processing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2312815C2 true RU2312815C2 (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=38917365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006101009A RU2312815C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Aluminum-containing raw material processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2312815C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015053645A1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for processing aluminum-containing raw material |
| RU2624570C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") | Method of processing of sodium-fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006101009A patent/RU2312815C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛАЙНЕР А.И. Производство глинозема. - М.: Металлургия, 1978, с.317-318. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015053645A1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for processing aluminum-containing raw material |
| RU2572119C1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for processing aluminium-containing raw material |
| RU2624570C1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии" (ООО "БМТ") | Method of processing of sodium-fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2389687C2 (en) | CaCO3 OR MgCO3 SYNTHESIS METHOD | |
| IZ et al. | Sustainable waste-treatment procedure for the spent potlining (SPL) from aluminium production | |
| CN101144044B (en) | Desulfurization method of petroleum coke for carbon anode | |
| CN100542702C (en) | The innoxious processing method of a kind of waste cathode of aluminum electrolytic cell charcoal piece | |
| CN101759210B (en) | Method for extracting high purity alumina and silica gel from coal ash | |
| JP6013480B2 (en) | Method for extracting alkali metal and / or alkaline earth metal | |
| Wang et al. | Extraction of alumina from fly ash by ammonium hydrogen sulfate roasting technology | |
| EP2870987B1 (en) | Alkali metal and/or alkali earth metal extraction method | |
| RU2312815C2 (en) | Aluminum-containing raw material processing method | |
| Mun et al. | Study on characteristics of various extractants for mineral carbonation of industrial wastes | |
| RU2393241C1 (en) | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium | |
| RU2472865C1 (en) | Method of processing fluorine-containing wastes from electrolytic production of aluminium | |
| CN103189529B (en) | For the method that magnesium is produced | |
| Querol et al. | Extraction of water-soluble impurities from fly ash | |
| US8318625B2 (en) | Functionalized fly ash and oil scavenging using the same | |
| EP3496841A1 (en) | Co-treatment of flue gas cleaning waste and acidic scrubber liquid | |
| Córdoba et al. | Understanding the impact of FGD technologies on the emissions of key pollutants in a Co-Firing power plant | |
| Campbell | Chemical, physical and mineralogical properties associated with the hardening of some South African fly ashes | |
| Nugteren et al. | Coal fly ash activated by waste sodium aluminate solutions as an immobilizer for hazardous waste | |
| RU2313491C1 (en) | Method of processing aluminum-containing raw material | |
| RU2340559C1 (en) | Method of processing nepheline ores and concentrates | |
| US20230382726A1 (en) | Process for producing a hydrogen-rich gas stream from aluminium waste | |
| US20250042811A1 (en) | Cementitious materials and methods of making and using same | |
| RU2167210C2 (en) | Technology of processing of carbonic slime removed from system of electrolytic winning of aluminum | |
| SU1274999A1 (en) | Method of processing alumina-containing material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080221 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090111 |